无处不在的地热能
作者 吴辉 张进江 徐继山
发表于 2023年5月
美国黄石公园“老忠实地热喷泉”

地热是来自地球内部的高温热能。与其他行星相比,地球是一颗名副其实的“热星”。一种看法认为,地球刚形成的时候,温度非常高,俨然一颗“火球”。随着时间的推移,地表逐渐冷却,但它内部仍然保留着大量的热能。与此同时,地球内部存在着很多放射性同位素,它们无时无刻不在产生热量,不断地加热着地球。

地球是外温而内热的。它的内部可以分为三层:地壳、地幔和地核。从地表往下到地壳、地幔再到地核,温度逐渐升高,在地核处甚至能达到6000℃以上,这相当于太阳表面的温度。地球内部存在着各式各样的热,有自转热、重力热、化学热和放射热等。这些热源源不断地从地球内部一层层、一圈圈向外传递到地壳中,成为广泛存在于地球各处的地热资源。

与其他能源相比,地热不受地域、季节、昼夜等因素限制,能够为人类提供稳定的能源供给。地热能被认为是一种可再生的清洁能源,因为地球内部一直在产生热量,可谓“取之不尽,用之不竭”。

地热现象多样

地球内部的热能是深藏不露的,我们看不见也摸不着,但是可以通过地表的地热现象来感受和认知它,例如地热温泉、地热喷泉和火山喷发等,这些都是地球内部热能在地表的表现形式。

火山喷发是地球内部的熔融岩浆和气体在地球表面喷发的现象,是地球内部热能释放的一种形式。它的作用机理是这样的:在地球内部的高温和高压环境作用下,熔融的岩浆逐渐向上运移,在一定条件下就会开辟出一条通道,最后在地表薄弱处喷涌而出。火山喷发会释放大量的能量。以2022年1月15日发生的汤加火山爆发为例,据科学家估算,其释放的能量相当于400万到1800万吨TNT炸药,接近上千枚原子弹。世界各地的火山大多分布在板块交界处,大规模的火山带包括环太平洋火山带、洋中脊火山带、东非火山带和地中海–喜马拉雅火山带。在我国,火山主要分布在东北、西南和东南沿海地区。不过,我国境内的现代火山喷发较少,其中着名的火山包括黑龙江五大连池火山群、吉林长白山火山群和云南腾冲火山群等,它们的喷发几乎都发生在几百年前。

地热喷泉是指地下热水和蒸汽在地表喷出的现象。

本文刊登于《科学24小时》2023年5期
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